внутренних вод и их использование
Распределение и динамика водных ресурсов
Основное практическое значение имеют ежегодно восстанавливающиеся ресурсы речного стока, величина которых колеблется от года к году и в течение года; важным резервом водоснабжения являются также подземные воды (см. Водные ресурсы и раздел Минеральные ресурсы). В СССР существуют 2 основных направления речного стока: в пределах Европейской части СССР большинство рек несёт свои воды на юг в районы недостаточного увлажнения; реки Азиатской части и севера Европейской части СССР текут на север в районы избыточного увлажнения (см. табл. 6). Удельная водоносность территорий юга и юго-запада, где проживает большая часть населения страны и размещаются орошаемые земли, примерно втрое меньше водоносности северных территорий. Наибольшая удельная водоносность (до 100 л/сек км2 ) свойственна бассейнам южного склона Главного Кавказского хребта, наименьшая (до 0) - пустыням Средней Азии.
Хозяйственное использование ресурсов речного стока затрудняется его колебаниями. Суммарные ресурсы стока рек СССР изменяются незначительно: в многоводные годы они возрастают, а в маловодные уменьшаются по сравнению со средним значением всего на 5-10%. Колебания стока в бассейнах отдельных рек более значительны и зависят от географического положения бассейна и площади водосбора (на малых реках сток колеблется сильнее). В бассейнах Волги, Дона, Днепра, Печоры, Северной Двины сток в многоводные годы превышает норму в 1,5-2 раза, а в маловодные годы снижается до 50-70% от нормы. На крупнейших реках Сибири сток в многоводные годы составляет 120-130% от нормы, а в маловодные годы 70-80%. Наибольшие колебания стока наблюдаются на реках засушливых районов Прикаспийской низменности и Казахстана, где в многоводные годы сток по сравнению со средним увеличивается в 2-4 раза, а в маловодные годы падает почти до нуля.
В целом даже на крупных реках приходится считаться с возможностью того, что сток, гарантированный в 95% лет, может быть меньше среднего в 1,5-2 раза, а на реках Казахстана - в десятки раз (см. табл. 7). Сезонная неравномерность речного стока определяется участием в его формировании талых и дождевых вод, а также подземным стоком. Большей части территории СССР свойственно отчётливо выраженное весеннее половодье: на реках средней полосы Европейской части и Западной Сибири сток половодья составляет около 50% годового, а в Заволжье и Казахстане - до 90-95%. Размеры сезонного стока приведены в табл. 8 .
Распределение ресурсов речного стока по территории и во времени ещё не характеризует условий водообеспечения: решающим является соотношение режима стока данного водного объекта и требований тяготеющих к нему потребителей воды (водохозяйственный баланс).
Все виды пользования природными водами условно можно разделить на водопотребление - использование воды с отводом её от водного источника (водоснабжение населения, промышленности, сельского хозяйства, орошение и обводнение, прудовое рыбоводство) и водопользование, осуществляемое в пределах водного источника (гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, санитарные попуски для транзита сбрасываемых в реки загрязнённых и засоленных вод, затопление пойменных угодий и дельт). См. также раздел Транспорт.
Водопотребление различают полное (количество отводимой из источника воды) и безвозвратное (потери её на испарение, а также утилизация в процессе производства); возвратные воды (разность между полным и безвозвратным водопотреблением) поступают в источник по канализационным, дренажным устройствам и в результате фильтрации. В 1975 полное водопотребление составило 300 км3/год, безвозвратное - 150 км3/год. В 1975 для нужд всех видов водоснабжения потреблялось около 100 км3 свежей воды, при этом общий объём воды, находившейся в хозяйственном использовании, достигал примерно 300 км3. Для коммунального водоснабжения расходовалось примерно 5% от общего объёма свежей воды, забираемой из водотоков и водоёмов, 2/3 остального количества воды потреблялось сельским хозяйством. При водопользовании также имеют место потери воды на испарение, если технология её использования требует увеличения площади водного зеркала или длительности стояния высоких вод.
Табл. 6 . - Средний многолетний речной сток территории СССР по бассейнам океанов и морей
Бассейн
Площадь, млн. км2 Сток
тыс. км3/год
л/сек км2
Балтийское море
0,66
0,17
8,2
Северный Ледовитый океан
12,81
2,77
6,9
Тихий океан
3,27
0,89
8,6
Чёрное и Азовское моря
1,35
0,16
3,7
Каспийское море
2,93
0,30
3,1
Аральское море и другие бессточные озёра Средней Азии и Казахстана
2,42
0,12
1,6
Всего по СССР
23,44
4,41
В том числе воды, поступающие из других стран
1,43
0,21
Табл. 7 . - Годовой сток некоторых рек СССР
Река
Пункт наблюдения
Площадь водосбора, тыс. км2
Годовой сток, км3
средний
гарантированный
в 75% лет
в 95% лет
Волга
г. Волгоград
1360
254
220
183
Москва
г. Звенигород
5,0
1,02
0,85
0,66
Воронеж
г. Воронеж
21
2,13
1,62
1,13
Днепр
г. Киев
328
43,2
30,2
27,0
Дон
г. Калач
222
21,0
15,4
10,2
Ишим
г. Петропавловск
106
1,95
0,59
0,13
Кура
г. Тбилиси
21
6,50
5,58
4,50
Нева
устье
281
79,7
70,1
59,0
Обь
г. Белогорье
2180
331
291
245
Тургай
пески Тусум
52
0,27
0,03
0,001
Б. Узень
г. Новоузенск
7,5
0,28
0,13
0,04
Урал
г. Оренбург
82
4,42
1,55
0,36
Табл. 8 . - Сезонное распределение стока рек на территории СССР
Район
Сезонный сток в % от годового
весна
лето - осень
зима
Южное Заволжье, южное Приуралье, Северный и Центральный Казахстан, предгорья Средней Азии и Алтая
90-95
4-8
1-2
Восточная Сибирь
70-80
15-25
менее 5
Север Европейской части СССР (кроме озёрных рек Прибалтики)
55-65
25-35
10-20
Запад и юго-запад Европейской части СССР
30-50
30-35
20-35
Западная Сибирь
45-55
35-45
менее 10
Крайний Север и Северо-Восток Сибири
40-50
45-55
менее 5
Дальний Восток, Камчатка, Забайкалье, Яно-Индигирский район
30-40
55-65
менее 5
В соответствии с Основами водного законодательства водные объекты предоставляются в пользование для удовлетворения питьевых, бытовых, лечебных, курортных, оздоровительных и иных нужд населения, сельскохозяйственных, промышленных, энергетических, транспортных, рыбохозяйственных и иных государственных и общественных потребностей. Пользование водными объектами для сброса промышленных, коммунально-бытовых, дренажных и других сточных вод допускается при условии, что оно не приведёт к увеличению содержания в водном объекте загрязняющих веществ свыше установленных норм, и при условии очистки водопользователем сточных вод до установленных пределов; сброс сточных вод в водные объекты, отнесённые к категории лечебных, запрещается. Использование подземных вод питьевого качества для нужд, не связанных с питьевым и бытовым водоснабжением, как правило, не допускается. В условиях недостатка поверхностных вод при значительных запасах подземных вод питьевого качества последние могут использоваться и для других целей.
Водопотребители. Водоснабжение. Особенность водоснабжения - высокие требования к качеству воды и к гарантии водоподачи (ограничения и перебои, как правило, недопустимы); сезонная неравномерность водопотребления невелика: летнее на 10-20% выше среднегодового. В 1976 безвозвратное водопотребление достигало 10% от общего по народному хозяйству. Однако из-за того, что многие крупные города и промышленные районы размещаются в местах, где реки малы и сток их весьма неравномерен, для целей водоснабжения сооружены многочисленные водохранилища и каналы (им. Москвы, Северский Донец - Донбасс, Иртыш - Караганда, Днепр - Кривой Рог и др.), проектируются каналы Ока - Курская магнитная аномалия, Ока - Москва и др.
Безвозвратные потери воды при водоснабжении промышленности и населённых мест относительно невелики, а возвратные воды даже при совершенных методах очистки сохраняют около 10% исходных загрязнений. Возвратные воды промышленности и городов - основная причина загрязнения водных объектов.
Орошение и обводнение. В целом по стране безвозвратное водопотребление на правильное (регулярное) орошение в современных условиях превышает 100 км3/год, около 2/3 сельскохозяйственных угодий земледельческой зоны СССР получает недостаточно влаги в течение всего вегетационного периода или в отдельные месяцы. Систематическое орошение необходимо на территориях с осадками менее 250 мм в год; при большем количестве осадков орошение постоянно требуется только для влаголюбивых растений. Площадь орошаемых земель в 1975 составила около 15 млн. га.
Потребность орошаемых земель в воде неравномерна: поливы, осуществляются в вегетационный весенне-летний период, а также зимой для влагозарядки и промывки орошаемых земель. Оросительные нормы, зависящие от почвенно-климатических условий, составляют (тыс. м3/га ) : для овощей - 2-5, зерновых - 2-3,5, хлопка- 6-8, риса - 15-25. Считается, что в 75% лет должна быть гарантирована подача воды по полным оросительным нормам, а ещё в 15% лет - по нормам, урезанным на 20-30%. При транспортировании воды по каналам часть её (от 20 до 70%) теряется на фильтрацию и испарение.
Для обеспечения водой безводных или маловодных районов страны проводится комплекс гидротехнических мероприятий. В первую очередь осваивают местные водные ресурсы, а также проводят задержание в прудах талых, дождевых и ключевых вод. Влагозадержание несколько сокращает водность рек, но увеличивает ресурсы подземных вод.
В связи с развитием орошения построены крупные обводнительно-оросительные системы в Средней Азии, на Северном Кавказе и в Закавказье, на юге Украины и РСФСР (Кубань-Калаусская система, Каракумский канал и др.). Намечаемая перспектива орошения земель Волго-Уральского междуречья связана с сооружением одноимённого канала. По подсчётам проектных организаций, площадь орошаемых земель в СССР может быть доведена до 30-35 млн. га, а с переброской части стока сибирских и северных рек - до 70-80 млн. га.
Интенсификация сельского хозяйства и развитие орошения обусловливают всё большее поступление в водные объекты удобрений, ядохимикатов и солей с талыми, дождевыми и дренажными водами. Загрязнения сельскохозяйственного происхождения начинают оказывать заметное влияние на качество воды в реках, озёрах, морях. Важное значение приобретает внедрение биологических методов борьбы с сорняками и вредителями, а также разработка быстро разлагающихся на безвредные компоненты ядохимикатов.
Прудовое рыбоводство. Заполнение прудов весной в районах массового рыбоводства может оказывать заметное местное влияние на баланс вод. Значительная часть изъятой воды не возвращается в источник при опорожнении прудов осенью из-за потерь на испарение с их поверхности. Аналогичным потребителем воды являются нерестово-вырастные хозяйства, создаваемые для искусственного воспроизводства рыбного стада. Безвозвратные потери воды на прудовое рыбоводство составляют примерно 1% от общих по стране.
Водопользователи. Гидроэнергетика. В потреблении воды резко выражена суточная неравномерность в период межени, когда ГЭС работают в пике графика суточной нагрузки. Сезонная неравномерность возникает в связи с изменением длительности дня, а также с сезонностью производства.
Технически возможные к использованию гидроэнергоресурсы СССР составляют 2,1 трлн. квт ч. В 1975 на ГЭС страны выработано 126 млрд. квт ч (или 13% потребляемой энергии). Суммарная мощность построенных ГЭС достигла 40 млн. квт (или 18% от суммарной мощности энергетических установок страны). Созданы каскады крупных ГЭС на Днепре, Волге, строятся (1977) ГЭС на Ангаре и Енисее.
Водный транспорт - один из важных водопользователей на крупных реках. Поддержание судоходных глубин в период навигации на свободных участках рек достигается сочетанием специальных сбросов (попусков) воды из вышерасположенных водохранилищ с дноуглублением. На нижней Волге благодаря этому водность в навигационный период примерно удвоена, а на нижнем Дону утроена по сравнению с естественными условиями.
Степень гарантии навигационных попусков зависит от класса водного пути: на сверхмагистралях (например, Волга) он должен осуществляться в 95% лет, на менее ответственных путях снижается до 60-70%. Постройка крупных судоходных каналов (Беломорско-Балтийский, им. Москвы, Волго-Донской им В. И. Ленина) и возведение комплекса гидроузлов на Волге, Каме, Днепре, Дону, Свири и других реках гарантировали необходимые условия для судоходства. Были созданы условия для объединения речных бассейнов в единый глубоководный путь. Завершен (1975) первый этап создания Единой глубоководной системы внутренних водных путей Европейской части страны. В перспективе намечается быстрый рост грузоперевозок водным транспортом, удельный вес которых пока относительно невелик, но для некоторых районов (бассейны сибирских рек) имеет большое значение.
Протяжённость сплавных путей превышает 100 тыс. км. Решается важная задача - лесосплав в районах отсутствия других транспортных средств. Для лесосплава иногда осуществляются периодические попуски воды из вышерасположенных водохранилищ. На судоходных реках и на реках, имеющих важное значение для водоснабжения и рыбного хозяйства, запрещен молевой сплав леса, а также сплав древесины в пучках и кошелях без судовой тяги.
Рыбное хозяйство на внутренних водоёмах приобретает особое значение. Мероприятия по использованию рек в интересах других потребителей ухудшают условия существования рыбы. Создание водохранилищ приводит к затоплению мест естественного нереста, сокращению высоты и повторяемости половодий на нижерасположенных участках рек, что также ухудшает условия нереста; сокращение речного стока в результате растущего водопотребления влечёт за собой сокращение биогенного стока (основы рыбопродуктивности) и осолонение приустьевых зон в морях, где происходит нагул рыбного стада. Резко ухудшаются условия нагула в замкнутых водоёмах при снижении их уровня вследствие изъятий стока в бассейнах (например, Каспийское море).
На реках, имеющих важное рыбохозяйственное значение, следует сохранять минимально допустимое половодье или обеспечивать специальные рыбохозяйственные попуски, имитирующие половодье (как это делается на Волге). Для нереста в пределах Нижней Волги построен специальный вододелитель, с помощью которого затопление нерестилищ в пределах восточной части дельты достигается сравнительно небольшими расходами воды. См. раздел Ресурсы животного мира.
Санитарные попуски. Для поддержания благоприятных санитарных условий водность рек поддерживается не ниже предельного значения, обеспечивающего разбавление поступающих в реку загрязнений до нормируемых концентраций, работу существующих водозаборных сооружений, предотвращение промерзания реки зимой и сохранение в период открытого русла скоростей течения не ниже 0,2-0,3 м/сек.
Режим замкнутых водоёмов. Многие крупные реки Европейской части СССР и Средней Азии впадают в замкнутые моря и озёра: Каспийское, Аральское, Балхаш и др. Сокращение речного притока вследствие водозабора нарушает естественный режим морей и создаёт тенденцию к снижению их уровня. При понижении уровня затрудняется эксплуатация портов и других морских сооружений, рекреационное использование побережий; нарушаются солевой и биохимический режимы морей, угнетение водных экосистем может достигнуть значительных размеров, что наносит ущерб рыбному хозяйству. Специфические нарушения возникают во внутренних морях; сокращение притока в Азовское море нарушило режим обменных течений в Керченском проливе, в результате чего увеличилось поступление в Азовское море солёных черноморских вод.
Для поддержания благоприятного режима морей намечаются мероприятия по восполнению притока и сокращению испарения с их поверхности за счёт отчленения малопродуктивных мелководий.
Комплексное использование водных ресурсов
Водные объекты предоставляются в пользование прежде всего для удовлетворения питьевых и бытовых нужд населения. Приоритет по остальным видам использования вод устанавливается в каждом отдельном случае, исходя из соображений экономического и социального характера. Интересы потребителей воды часто вступают в противоречие: для орошения и водного транспорта требуется повышенная водность летом, для гидроэнергетики и обеспечения санитарных условий - зимой, для рыбного хозяйства и лиманного орошения - весной; для водоснабжения требуется выравнивание стока в течение года.
Степень изъятия стока на отдельных реках достаточно велика; так, сток в устье Сырдарьи сократился до 1/4 от естественного. В большинстве речных бассейнов водопотребление относительно невелико; однако из-за ограничений, налагаемых водопользователями на изъятие воды, водохозяйственный баланс в маловодные годы ныне сводится с напряжением по освоенным густонаселённым бассейнам (Волга, Дон, Кубань, Днепр, Амударья, Сырдарья и др.).
Общая потребность в воде определяется суммированием хронологических графиков водопользования и графиков водопотребления. Сопоставление их с хронологическим графиком водности источника определяет возможности водообеспечения. Если ресурсы маловодного года в целом достаточны, но обнаруживается дефицит воды в отдельные периоды года, необходимо перераспределение стока в году с помощью водохранилищ сезонного регулирования. При недостаточности суммарных ресурсов маловодного года возникает необходимость в использовании стока многоводных лет с помощью водохранилищ многолетнего регулирования либо в привлечении воды из других источников (см. раздел Внутренние воды).
Орошение земель в перспективе ближайших десятилетий требует переброски вод из водообильных районов севера и запада страны в речные системы бассейнов южных морей.
Водообеспечение, включая отведение сточных вод, требует всё больших средств, и водные ресурсы становятся одним из существенных факторов, определяющих размещение производительных сил.
Д. Я. Раткович.